[发明专利]基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构

说明书

本发明提供一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，包括机架(1)、扑动驱动机构(2)和变幅扫掠伺服机构(3)；扑动驱动机构(2)包括扑动电机以及同时与所述扑动电机的输出轴联动的并且对称设置的左扑动驱动单元和右扑动驱动单元；左扑动驱动单元和所述右扑动驱动单元的结构相同，均包括：齿轮减速器、圆锥套筒摇臂(2.4)和十字扑动轴(2.5)。优点为：本发明提供一种基于十字轴铰链与圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，能以较为简单的结构实现扫掠、变幅、扑动等鸟类具有的复杂运动，且具有较高的结构效率和较大的输出功率，可靠性高，使用寿命长，适合在微型扑翼飞行器中应用。

技术领域

本发明属于扑翼飞行器驱动机构设计技术领域，具体涉及一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构。

背景技术

微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器，具有体积小、重量轻、机动灵活、效率高等优势。由于扑翼飞行器的升力、推力均由扑翼的扑动运动提供，因此，驱动扑翼使扑翼飞行器获得良好的气动效率，同时具备较高的可靠性和良好的载荷特性就成为了微型扑翼飞行器研制过程中的关键环节。

目前的扑翼驱动机构主要有以下几种技术途径：

中国专利授权公告号CN201354146Y，名称为机械鸟的扑动机构的实用新型专利公开了一种模拟飞鸟展翅飞行的具有三自由度的扑动装置。该装置采用三个电机分别驱动曲柄摇杆机构、齿轮齿环机构和齿轮组实现了模仿飞鸟展翅飞行的拍打、扭转和摆动的三自由度运动。其不足之处是：整个机构由三个独立的电机控制，给飞行器带来了多余的废重，且三个独立系统在控制中成串联关系，可靠性较低，机构的组成比较复杂，难以轻量化和小型化，在微型扑翼飞行器上应用受限。

中国专利授权公告号CN101508343A，名称为扑翼轨迹呈8字形的仿生微型飞行器的发明专利给出了一种单自由度四连杆拍翼驱动机构，通过两级齿轮减速器驱动曲柄连杆机构带动拍翼上下拍动，并借由拍翼的弹性变形能力和特定的扑动频率产生的气动特性实现拍翼轨迹呈8字形的拍动。其不足之处是：利用弹性形变在特定频率下才能产生需要的运动模式，缺乏灵活性，对气流变化的适应性不足，对于频率变化的响应难以预测。

综上所述，现有扑翼驱动机构主要问题在于：结构复杂、重量大，难以应用与微小型扑翼飞行器，对鸟类扑动方式模仿程度不够，扑动方式的实现缺乏有效手段等。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，包括机架(1)、扑动驱动机构(2)和变幅扫掠伺服机构(3)；

所述机架(1)的左右两侧对称安装左扑动翼(4)和右扑动翼(5)；所述扑动驱动机构(2)包括扑动电机以及同时与所述扑动电机的输出轴联动的并且对称设置的左扑动驱动单元和右扑动驱动单元；所述左扑动驱动单元的输出端与所述左扑动翼(4)连接，所述右扑动驱动单元的输出端与所述右扑动翼(5)连接；所述扑动电机同时驱动所述左扑动驱动单元和右扑动驱动单元动作，进而带动所述左扑动翼(4)和所述右扑动翼(5)同时进行扑动动作；